Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Падающая нагрузка - Рентгеновские аппараты

Оглавление
Рентгеновские аппараты
Введение
Генерирование рентгеновских лучей
Ослабление рентгеновских лучей веществом
Световозбуждающее и фотографическое действия рентгеновских лучей
Количественная и качественная оценка рентгеновского излучения
Защита от рентгеновских лучей
Применение - рентгенодиагностика
Применение - рентгенотерапия
Применение - рентгенодефектоскопия
Применение - рентгеноструктурный анализ
Применение - рентгеноспектральный анализ
Применение - облучение в технологических целях
Рентгеновские трубки
Электрические характеристики рентгеновских трубок
Рентгеновские излучатели
Высоковольтный рентгеновский кабель
Рентгеновские питающие устройства
Главные трансформаторы
Параметры R, L и С главного трансформатора
Представление о расчете главного трансформатора
Главные трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации
Высоковольтные вентили
Высоковольтные генераторы
Регулировка напряжения на трубке и тока трубки
Включение и отключение питающего устройства
Автоматика в рентгеновских питающих устройствах
Стабилизация работы питающего устройства
Контроль напряжения на трубке и ее анодного тока
Выпрямительные схемы рентгеновских питающих устройств
Однополупериодная безвентильная схема
Однополупериодная вентильная схема
Двухполупериодная схема
Схема удваивания с пульсирующим напряжением
Схема удваивания со сглаженным напряжением
Падение напряжения в главной цепи питающего устройства
Перенапряжения в питающих устройствах
Импульсное питание рентгеновской трубки
Рентгенодиагностические аппараты
Рентгенодиагностические исследования
Рентгенодиагностические трубки
Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата
Регулировка выдержки
Защита трубки от перегрузки
Реле экспозиции
Падающая нагрузка
Передвижные аппараты
Стационарные аппараты
Усилитель яркости рентгеновского изображения
Рентгенокиносъемка
Рентгенотелевидение
Флюорографические аппараты
Хирургические аппараты
Аппараты для ангиокардиографии
Аппараты для близкофокусной и внутриполостной терапии
Аппараты для глубокой терапии
Рентгенодефектоскопические аппараты
Рентгеновские микроскопы
Рентгеновские аппараты для структурного анализа
Рентгеновские аппараты для спектрального анализа
Рентгеновские аппараты для облучения в технологических целях


Рис. 5-41. Принцип падающей нагрузки, дающей сокращение выдержки снимка.
б) Падающая нагрузка. Падающая нагрузка была предложена в первой половине 30-х гг. с целью максимального сокращения выдержки снимка [Л. 230]. Принцип такой падающей нагрузки представлен на рис. 5-41. В течение очень короткого начального промежутка времени (около 0,04 с) анод рентгеновской трубки воспринимает столь большую мощность, что фокус приобретает температуру, близкую к предельно допустимой. Затем мощность плавно снижается по такому закону, чтобы температура фокуса оставалась неизменной. Для точного нормирования условий снимка должны быть предусмотрены устройства, поддерживающие напряжение на трубке в процессе всей экспозиции на заданном уровне.
Падающая нагрузка была применена в довоенных аппаратах фирмы Филипс [Л. 231], однако в послевоенные годы к ней не обращались. Интерес к падающей нагрузке возродился лишь в конце 50-х гг. в связи с введением реле экспозиции в рентгенодиагностические аппараты общего назначения. Теперь ее начали применять не для сокращения выдержки снимка, а для создания автоматики, органически связанной с реле экспозиции.
Как уже указывалось, из самого принципа работы этого реле вытекает, что перед началом снимка точное значение выдержки неизвестно и это не позволяет при неизменных уставках тока (или мощности) создать точную систему защиты трубки от перегрузки. Естественно было обратиться к падающей нагрузке, которую можно нормировать вне зависимости от точного значения выдержки. Поскольку рентгеновские трубки с вращающимся анодом уже получили к этому времени широкое распространение, естественно было ориентироваться на эти трубки. При дальнейшем изложении имеется в виду падающая нагрузка только в сочетании с реле экспозиции и трубками с вращающимся анодом.

Рассмотрим такое построение падающей нагрузки Рпад=f(t), при котором выдержки одинаковы с неизменной нагрузкой. Для этого необходимо, чтобы в каждый момент времени количество энергии, воспринятой анодом с начала экспозиции, равнялось допустимому количеству энергии по нагрузочной характеристике     Pa = f(t)

Рис. 5-43. Построение падающей нагрузки.

Рис. 5-42. Принцип падающей нагрузки, при которой выдержки одинаковы с неизменной нагрузкой.
для равного интервала времени:

(5-22)
Например, для момента времени U (рис. 5-42) точка кривой Рпад=f(t) определится из равенства площадей S1=S2, а для момента времени t2 — из равенства площадей S1+ S3=S4.
Из (5-21) следует, что

чем можно воспользоваться для более удобного графического построения кривой. Такое построение изображено на рис. 5-43 [Л. 232]. В каждом заштрихованном треугольнике отношение ординаты к абсциссе представляет собой ΔА:∆t и в соответствующем масштабе изображается в виде прямоугольника с основанием на оси абсцисс.
Кривая проводится через середины верхних сторон прямоугольников.

Рис. 5-44. Предположительное изменение температуры фокуса и фокусной дорожки при неизменной и падающей нагрузках.
-----------  неизменная нагрузка;
--------- — падающая нагрузка.
Предположительное изменение температур фокусной дорожки и анодного диска представлено на рис. 5-44. Хотя температура фокусной дорожки, достигнув максимума, не остается неизменной, как на рис. 5-41, а несколько снижается, фокусная дорожка все же подвергается воздействию высоких температур дольше, чем при неизменной нагрузке; это может приводить к несколько более быстрому старению анода.
При падающей нагрузке (как и при неизменной) трубка не обязательно должна работать на пределе нагрузочной способности. В связи с этим возникает вопрос, как определять здесь коэффициент нагрузки трубки. По предложению, высказанному в [Л. 232], в общем случае коэффициентом нагрузки следует считать отношение

где Aдейств — действительная энергия, воспринимаемая анодом за снимок; Aдоп — допустимая нагрузка для того же интервала времени t. Здесь коэффициент нагрузки зависит от вида функции Рпад=f(t) и сам может являться функцией времени. Для неизменной нагрузки эта формула переходит в

приложимую и для падающей нагрузки; однако, как уже указывалось, при высоких значениях kη, близких к единице, следует считаться с возможностью несколько более быстрого старения анода.

Рассмотрим теперь пути практического осуществления падающей нагрузки. Падающая нагрузка еще не получила широкого распространения и применяется, как правило, в качестве дублирующей одну из обычных систем неизменной нагрузки. При этом обычно используется один режим падающей нагрузки с коэффициентом нагрузки порядка 0,6—0,8.
Изменение мощности, воспринимаемой анодом, осуществляется во время экспозиции посредством ступенчатого или плавного изменения анодного тока трубки. Соответственно различают ступенчатую и плавную падающую нагрузки. Начальный ток падающей нагрузки обычно ставят в такую зависимость от регулировки напряжения, чтобы начальная мощность в широком интервале напряжений оставалась в первом приближении неизменной, уменьшаясь лишь при напряжениях ниже 0,5— 0,6 номинального. В этом случае одной и той же зависимости Pпад=f(t) соответствует ряд зависимостей для анодного тока Iпад=f(t).
Остановимся вначале на ступенчатой падающей нагрузке. Ее можно представить как последовательную

Рис. 5-45. Ступенчатое изменение тока при падающей нагрузке.
смену 2—3 и более отдельных режимов работы, отличающихся при заданной уставке напряжения током накала трубки (следовательно, и ее анодным током), и разделенных перерывами продолжительностью около 0,06—0,1 с. Перерывы нужны ввиду тепловой инерции нити накала; они используются также для осуществления необходимых переключений.
На рис. 5-45 в качестве примера приведена трехступенчатая падающая нагрузка. Первая ступень соответствует наибольшему току и имеет сравнительно малую длительность (0,1—0,2 с). Если за время первой ступени облучение пленки не достигло нужного уровня, то питающее устройство автоматически (с помощью, например, вспомогательного реле времени) переходит на следующий режим, соответствующий второй ступени с меньшим током и большей длительностью. Если и двух ступеней оказывается недостаточно, то осуществляется (также автоматически) переход на третью ступень.

На том же рис. 5-45 приведена кривая Iдоп= f(t) для неизменной нагрузки, построенная по нагрузочной характеристике Рдоп= f(t) с учетом желаемого коэффициента нагрузки трубки, а также сопряженная с ней кривая тока при плавной падающей нагрузке. Ступенчатое изменение тока подобрано так, чтобы по нагруженности трубки оно примерно соответствовало плавному изменению.
Уменьшение при падающей нагрузке анодного тока вызывает уменьшение падения напряжения в главной цепи, а тем самым и повышение напряжения на трубке. Это требует изменять во время экспозиции компенсацию падения напряжения. При ступенчатой падающей нагрузке изменение компенсации может осуществляться тем же путем, что и при переходе от одного режима неизменной нагрузки к другому.
Осуществление плавной падающей нагрузки осложняется двумя обстоятельствами: а) необходимостью
плавно изменять во время экспозиции ток накала трубки с достаточной степенью точности так, чтобы анодный гок в каждый момент времени соответствовал требуемой зависимости Iпад=f(t) и б) необходимостью изменять при этом компенсацию падения напряжения. Для изменения тока накала обычно используется сопротивление, плавно регулируемое посредством электропривода, для изменения компенсации — ступенчатое переключение сопротивлений в первичной цепи главного трансформатора, осуществляемое с помощью того же электропривода, или плавное перемещение щеток на вариаторе, предназначаемом для регулировки напряжения; естественно, что это перемещение щеток также должно быть сопряжено с изменением сопротивления в цепи накала трубки. На рис. 5-46 представлены кривая изменения тока при плавной падающей нагрузке, аналогичная кривой на рис. 5-45, и кривая изменения напряжения на трубке, обусловленная ступенчатым изменением компенсации падения напряжения.
Поскольку реле экспозиции обеспечивает получение снимков с заданной плотностью почернения пленки, требования к точности компенсации падения напряжения при падающей нагрузке (ступенчатой или плавной) могут быть несколько смягчены. Тем не менее компенсация должна быть достаточно действенной, чтобы не наблюдалось: а) значительного увеличения выдержки и б) заметного влияния па контраст изображения. Для номинального напряжения точность компенсации желательно сохранить такой же, что и при неизменной нагрузке, памятуя о сравнительно малом запасе электрической прочности высоковольтных генераторов и в особенности рентгеновских излучений.

Рис. 5-46. Плавное изменение тока при падающей нагрузке.
В наиболее стропом виде падающая нагрузка может быть осуществлена в сочетании с электронной стабилизацией напряжения непосредственно на рентгеновской трубке (§ 3-11), когда это последнее автоматически и безынерционно поддерживается постоянным независимо от изменения нагрузки. Другим направлением является сочетание падающей нагрузки с «режимами по органам», позволяющее создать сравнительно простую и удобную систему уставок для «рутинной» работы.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »